刘红叶博士在全新世湿地植物生态响应水文气候变化方面取得进展
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  2020年6月12日,《Journal of Hydrology》在线刊发了我室顾延生教授团队题为《全新世泥炭地水分调节响应了太阳活动的千年周期:来自植硅体记录》(Holocence peatland water regulation response to ∼1000-year solar cycle indicated by phytoliths in central China)的学术论文,该文为深刻理解长江中游亚高山湿地植物生态响应气候变化提供了重要参考。论文第一作者刘红叶为生物地质与环境地质国家重点实验室博士后,合作导师为谢树成教授,通讯作者为顾延生教授。

泥炭湿地植物蒸腾作用是土壤水分损失的重要渠道,也是连接大气、土壤与植物的关键组成部分,蒸腾作用强度变化会影响泥炭地生态进程及碳汇功能。因此,研究湿地植物蒸腾调控有关的气候因子变化规律将为全球变暖背景下湿地生态保护提供重要支撑。

前期研究表明,湿地水位变化受到ENSO关联的季风降水显著影响,长江中游全新世大暖期发生了长达4000多年的干旱期,湿地植物是如何度过极端干旱的不利环境?植物叶片泡状细胞的功能在干旱环境中是如何调控蒸腾作用而对环境胁迫做出即时响应的?针对以上问题,该研究团队多年来一直致力于湿地植被生态与水文环境因子的相互作用研究。利用钻孔化石植硅体组合率先定量重建了大九湖泥炭地18000年以来的温度与水位变化。研究结果表明:大九湖泥炭地18000年来水热变化经历了多阶段交替变化,冷偏湿的末次冰消期 (18000-13000 cal yr BP)2个暖干时期 (11500-9600 cal yr BP7500-3000 cal yr BP)2个冷湿时期 (13000-11500 cal yr BP 3000-至今) 1个暖湿时期 (9600-7500 cal yr BP) (1)



1 长江中游18000年来水热配置(a-i)及大九湖湿地泡状植硅体比例(j, 红色条带显示为暖干时期,泡状植硅体比例增加。

进一步研究发现,高比例泡状植硅体出现在明显的暖干时期 (图1),频谱分析表明,大九湖泥炭地植物生态记录的水热变化阶段呈现明显的1000年变化周期,与全新世太阳活动显著相关,表现为强太阳活动时期,气候暖干,泡状植硅体比例高(图2)。由于高辐射、高温与干旱叠加,植物失水被迫加强,同时植物通过增加表皮泡状细胞完成卷叶降低蒸腾作用保水。本文研究揭示了全新世湿地植物生理生态对暖干气候的敏感响应性,为湿地适应未来全球变暖相似情景提供了重要参考。

2 太阳活动(a)及大九湖温度(b)、水位(c)、泡状植硅体比例(d)功能普和滤波分析(e),黄色条带指示大九湖暖干气候及高泡状细胞比例响应强太阳活动时期。

该研究得到了国家自然科学基金项目(41572153、41877317)及中央高校基础研究基金(CUGCJ1806)的资助。

论文信息:

Title: Holocence peatland water regulation response to ∼1000-year solar cycle indicated by phytoliths in central China

Authors: Hongye Liu, Yansheng Gu, Zicheng Yu, Chunju Huang, Jiwen Ge, Xianyu Huang, Shucheng Xie, Min Zheng, Zhiqi Zhang, Shenggao Cheng

DOI10.1016/j.jhydrol.2020.125169

SourceJournal of Hydrology, 2020, VOL589, 125169

论文链接:https://doi.org/10.1016/j.jhydrol.2020.125169